.png/1280px-Dry_cell_(PSF).png)
Сухой элемент — это тип электрической батареи , обычно используемый для портативных электрических устройств. В отличие от батарей с жидким электролитом, сухие элементы используют электролит в виде пасты и, таким образом, менее подвержены утечкам .
Сухой элемент был разработан в 1886 году немецким ученым Карлом Гасснером после разработки влажных цинк-угольных батарей Жоржем Лекланше в 1866 году. Тип сухого элемента был также разработан японским изобретателем Сакидзо Яи в 1887 году.
Многие экспериментаторы пытались иммобилизовать электролит электрохимической ячейки, чтобы сделать ее более удобной в использовании. Батарея Замбони 1812 года представляет собой высоковольтную сухую батарею, но способную выдавать только слабые токи. Различные эксперименты проводились с целлюлозой, опилками, стекловолокном, асбестовыми волокнами и желатином. [1]
В 1886 году Карл Гасснер получил немецкий патент (№ 37 758) на вариант (мокрого) элемента Лекланше , который стал известен как сухой элемент, потому что в нем не было свободного жидкого электролита. Вместо этого хлорид аммония смешивали с гипсом, чтобы создать пасту, с небольшим количеством хлорида цинка, добавленным для продления срока годности. Катод из диоксида марганца окунали в эту пасту, и оба запечатывали в цинковую оболочку, которая также действовала как анод. В ноябре 1887 года он получил патент США 373 064 на то же устройство. [2] Сухая батарея была изобретена в Японии в эпоху Мэйдзи в 1887 году. Изобретателем был Сакидзо Яй . [3] Однако у Яя не было достаточно денег, чтобы подать патент, [4] первым патентообладателем батареи в Японии был не Яй, а Такахаси Ичисабуро. Вильгельм Хеллесен также изобрел сухую батарею в 1887 году и получил патент США 439,151 в 1890 году. [3]
В отличие от предыдущих влажных элементов, сухой элемент Гасснера более прочный, не требует обслуживания, не проливается и может использоваться в любой ориентации. Он обеспечивает потенциал 1,5 вольта. Первой серийно выпускаемой моделью был сухой элемент Columbia, впервые выпущенный на рынок National Carbon Company в 1896 году. [5] NCC улучшила модель Гасснера, заменив гипс на рулонный картон, нововведение, которое оставляет больше места для катода и упрощает сборку батареи. Это была первая удобная батарея для масс и сделала портативные электрические устройства практичными.
Цинк -угольный элемент (так его стали называть) производится и сегодня.
Сухой элемент использует пастообразный электролит , с достаточным количеством влаги только для того, чтобы позволить току течь. В отличие от влажного элемента , сухой элемент может работать в любой ориентации без проливания, так как он не содержит свободной жидкости, что делает его пригодным для портативного оборудования. Для сравнения, первые влажные элементы обычно представляли собой хрупкие стеклянные контейнеры со свинцовыми стержнями, свисающими с открытого верха, и требовали осторожного обращения, чтобы избежать проливания . Свинцово-кислотные батареи не достигли безопасности и портативности сухого элемента до разработки гелевого аккумулятора . Влажные элементы продолжали использоваться для приложений с высоким уровнем разряда, таких как запуск двигателей внутреннего сгорания , поскольку подавление потока электролита, как правило, снижает токовую способность.
Распространенным сухим элементом является цинк-угольный элемент , иногда называемый сухим элементом Лекланше , с номинальным напряжением 1,5 вольта , таким же, как у щелочного элемента (поскольку оба используют одну и ту же комбинацию цинка и диоксида марганца ).
Стандартный сухой элемент состоит из цинкового анода , обычно в форме цилиндрического горшка, с угольным катодом в форме центрального стержня. Электролитом является хлорид аммония в виде пасты рядом с цинковым анодом. Оставшееся пространство между электролитом и угольным катодом занимает вторая паста, состоящая из хлорида аммония и диоксида марганца , причем последний действует как деполяризатор . В некоторых конструкциях, часто продаваемых как «сверхмощные», хлорид аммония заменяется хлоридом цинка .
Первичные элементы не подлежат перезарядке и обычно утилизируются после того, как внутренняя реакция элемента израсходует реактивные исходные химикаты.
Вторичные элементы являются перезаряжаемыми и могут использоваться многократно.